FAQ

Aus den Fragen, die zu AUSTAL2000 eingegangen sind, wurden die wichtigsten ausgewählt und auf dieser Seite zusammen mit einer Antwort aufgeführt. Es wird in Allgemeine Fragen (A) und Spezielle Fragen (S) untergliedert.

Inhaltsverzeichnis

 

A13) Wie ist die Kritik von R. Schenk in "Immissionsschutz" 01/2015 zu bewerten?

Die Verwaltungsvorschrift TA Luft legt fest, wie die Allgemeinheit bei der Anlagengenehmigung unter dem Bundes-Immissionsschutzgesetz vor schädlichen Luftverunreinigungen zu schützen ist. Teil dieser Regelung ist ein Ausbreitungsmodell auf Grundlage der Richtlinie VDI 3945 Blatt 3, für das im Auftrag des Umweltbundesamtes die Referenzimplementierung AUSTAL2000 entwickelt wurde. Unter dem Titel „AUSTAL 2000 ist nicht validiert“ führt R. Schenk in "Immissionsschutz" 01/2015 mehrere Beispiele an, um AUSTAL2000 und die Richtlinie VDI 3945 Blatt 3 zu falsifizieren.

Wie eine genauere Analyse zeigt, sind die Ergebnisse von AUSTAL2000 richtig, während die von R. Schenk herausgestellten Widersprüche auf grundlegenden Fehlern in seiner Beweisführung beruhen. Eine detaillierte Ausführung ist in der Ausgabe "Immissionsschutz" 03/2015 erschienen (Alfred Trukenmüller, Wolfgang Bächlin, Wolfram Bahmann, André Förster, Uwe Hartmann, Heike Hebbinghaus, Ulf Janicke, Wolfgang J. Müller, Jost Nielinger, Ralf Petrich, Nicole Schmonsees, Uwe Strotkötter, Thomas Wohlfahrt, Sabine Wurzler: Erwiderung der Kritik von Schenk an AUSTAL2000 in Immissionsschutz 01/2015 - AUSTAL2000 ist verifiziert und validiert).

 

A12) Was ist bei der räumlichen Mittelung von Geruchsstundenhäufigkeiten zu beachten?

Das Vorliegen einer Geruchsstunde wird programmintern durch den Vergleich des in einer Gitterzelle bestimmten Stundenmittels der Konzentration mit der Beurteilungsschwelle festgestellt. Dafür muß die Konzentration räumlich hinreichend aufgelöst sein. Für Stundenmittel ist im allgemeinen eine höhere räumliche Auflösung als für Langzeitmittel erforderlich. Dieser Punkt kann insbesondere im Nahbereich von bodennahen Punktquellen von Bedeutung sein. Als Faustregel sollten in diesem Fall zwischen Quelle und Aufpunkt mindestens 5 Gitterzellen liegen. Ist die Gittermasche zu groß, wird die Konzentration nicht ausreichend aufgelöst und die daraus abgeleitete Geruchsstundenhäufigkeit wird unter Umständen je nach Emissionsrate unter- oder überschätzt.

Auf Grundlage der räumlich hinreichend aufgelösten Ergebnisse einer Ausbreitungsrechnung können im Nachhinein größerflächige Mittel bestimmt werden. Hierfür kann beispielsweise das kleine Hilfprogramm A2KArea.jar eingesetzt werden, das auf www.austal2000g.de inklusive kurzem Hilfetext zur Verfügung gestellt wird. Diese Besonderheit der räumlichen Mittelung von Geruchsstundenhäufigkeiten liegt in der nichtlinearen Beziehung zwischen Geruchsstunde und Konzentration begründet (ja/nein-Entscheidung: Konzentration über oder unter der Beurteilungsschwelle). Für die räumliche Mittelung einer Konzentration können direkt die auf einem gröberen Netz ausgewiesenen Konzentrationswerte herangezogen werden.

 

A11) Was muß bei der Angabe der Koordinaten zum Rechengitter beachtet werden?

  1. Alle Koordinatenangaben erfolgen in Meter.
  2. Alle Koordinatenangaben bis auf den Referenzpunkt müssen betragsmäßig kleiner als 200000 sein. Der Referenzpunkt muß entsprechend gewählt werden.
  3. Um interne Rundungsprobleme zu vermeiden, sollte die Angaben zum Rechengitter (linker Rand, unterer Rand, Maschenweite), zum Referenzpunkt und zur Anemometerposition in ganzzahligen Meterwerten erfolgen.
 

A10) Wie werden staubförmige Komponenten vorgegeben und ausgewertet?



Für die Stoffe

  • pm (Staub allgemein),
  • as (Arsen),
  • pb (Blei),
  • cd (Cadmium),
  • ni (Nickel),
  • hg (Quecksilber),
  • tl (Thallium),
  • xx (Unbekannt)


können die im Anhang 3 der TA Luft definierten Korngrößenklassen 1 bis 4 und die Klasse "unbekannt" durch Anhängen von "-1", "-2", "-3", "-4" und "-u" hinter den Stoffnamen (ohne Hochkomma) verwendet werden. Die beiden Komponenten "1" und "2" repräsentieren die Bestandteile des Schwebstaubes (PM-10). Die Komponenten "3", "4" und "u" werden intern in der Ausbreitungsrechnung getrennt von den  Komponenten "1" und "2" gerechnet, da sie unterschiedliche Sedimentationsgeschwindigkeiten besitzen.

Die Konzentrationsdateien (z.B. pb-j00z.dmna) enthalten automatisch die Konzentrationssummen der Komponenten "1" und "2", da sich die Immissionswerte der Konzentration nach TA Luft auf Schwebstaub PM-10 beziehen (für die Stoffe hg und xx wird auch die gasförmige Komponente in die Konzentrationssumme einbezogen). In den Depositionsdateien (z.B. pm-depz.dmna) ist der Beitrag aller Komponenten aufsummiert.

Ist man an der luftseitigen Konzentration einer der Komponenten "3", "4" oder "u" interessiert, kann die Ausbreitungsrechnung mit dem gasförmigen Ersatzstoff "xx" und expliziter Setzung von Sedimentations- und Depositionsgeschwindigkeit über NOSTANDARD-Einstellungen durchgeführt werden. Beispiel für die Ausweisung der luftseitigen Konzentration der Korngrößenklasse 3:

    os "NOSTANDARD;Vs=0.04;Vd=0.05"
    xx  100

Man beachte, daß die mit der NOSTANDARD-Einstellung vorgegebene Sedimentations- und Depositionsgeschwindigkeit für sämtliche in der Ausbreitungsrechnung verwendeten Stoffe benutzt wird.

 

A09) Wie kann ich die Geschwindigkeit einer Ausbreitungsrechnung optimieren?

  1. Die Qualitätsstufe qs sollte geeignet gewählt werden. Je größer die Qualitätsstufe, desto mehr Simulationspartikel werden verwendet und desto länger dauert die Rechnung. Die Qualitätsstufe muß groß genug sein, um die zu berechnenden Kenngrößen mit hinreichender Genauigkeit, d.h. mit hinreichend kleiner statistischer Unsicherheit bestimmen zu können. Die Bestimmung von Kurzzeitwerten erfordert eine höhere Qualitätsstufe als die Bestimmung von Jahresmitteln. Bei niedriger Qualitätsstufe werden die maximalen, unabhängig vom Ort bestimmten Kurzzeitwerte überschätzt, in den anderen Fällen kann die statistische Unsicherheit unter Umständen durch einen Sicherheitsaufschlag berücksichtigt werden (siehe TA Luft, Anhang 3, Abschnitt 9 und Abschlußbericht zu AUSTAL2000, Kapitel 13).
  2. Die horizontale Maschenweite und Anzahl der Maschen sollte dem Problem angemessen gewählt werden. Je größer die Anzahl der Maschen, desto länger dauert eine Rechnung. Oft bietet hier eine Netzschachtelung einen Vorteil. Bei Rechnungen in ebenem Gelände und einer großen Quellüberhöhung ist es unter Umständen auch angemessen, eine größere Maschenweite zu wählen als die, die standardmäßig von AUSTAL2000 vorgeschlagen wird und sich an der Schornsteinbauhöhe orientiert.
  3. Rechnungen für komplexes Gelände (Geländeprofil und/oder Gebäude) sind erheblich aufwendiger und rechenintensiver als solche für ebenes Gelände. Sie sollten nur durchgeführt werden, wenn dies auch wirklich erforderlich ist.
  4. Programm und Projektdateien sollten sich bei aufwendigen Rechnungen (insbesondere bei Verwendung von Windfeldbibliotheken) auf demselben Rechner befinden, da der Datentransfer über das Intranet die Rechnung deutlich verzögern kann.
  5. Es sollte genügen freier Arbeitsspeicher (RAM) zur Verfügung stehen, da die Daten sonst vom System auf der Festplatte ausgelagert werden. Empfohlen werden 500 MB Arbeitsspeicher, bei aufwendigen Rechnungen in komplexem Gelände kann auch 1 GB erforderlich sein.
  6. Es sollten die mit dem Microsoft- bzw. Intel-Compiler erstellten Programmversionen und eine möglichst aktuelle Rechnertechnologie (Prozessor, Taktfrequenz, Motherboard) verwendet werden (für Geschwindigkeitsvergleiche siehe AUSTAL2000-Handbuch, Anhang B).
  7. Auf dem Rechner sollten nicht zur gleichen Zeit andere rechenintensive Programme ablaufen.
 

A08) Warum führt AUSTAL2000 eine Rechnung für komplexes Gelände nicht durch?

  • Wenn das Windfeldprogramm taldia.exe nicht im gleichen Ordner wie austal2000.exe steht.
  • Wenn in austal2000.txt über die Parameter gx und gy Gauß-Krüger-Koordinaten festgelegt wurden, müssen auch in der Oberflächendatei (zg00.dmna oder die mit dem Parameter gh angegebene Datei) Gauß-Krüger-Koordinaten verwendet werden: bei Verwendung einer Oberflächendatei im Arcinfo- und DMN-Format geschieht dies im Dateikopf, bei Vorgabe des Geländeprofils über XYZ-Tripel müssen X und Y Gauß-Krüger-Koordinaten sein. Wird das Geländeprofil nicht in Gauß-Krüger-Koordinaten vorgegeben, dürfen in austal2000.txt auch die Parameter gx und gy nicht gesetzt werden; in diesem Fall muß die Rauhigkeitslänge (Parameter z0) explizit vorgegeben werden.
  • Wenn das Geländeprofil nicht das gesamte Rechengebiet abdeckt. Das Rechengebiet wird von AUSTAL2000 anhand der Bauhöhen der Quellen automatisch festgelegt, es kann aber auch explizit vorgegeben werden (Parameter x0, y0, dd, nx, ny).
 

A07) Warum stehen in der Log-Datei austal2000.log Ergebnisse alter Rechnungen?

AUSTAL2000 löscht eine bestehende Log-Datei nicht, sondern hängt die neuen Einträge hinten an. Dies ist notwendig, um z.B. auch nachträglich Auswertungen vornehmen zu können, ohne daß die schon in der Log-Datei vorhandenen Informationen zur Rechnung gelöscht werden. Wenn AUSTAL2000 mit der Option -D als erstes Argument aufgerufen wird, werden die alten Einträge gelöscht.

 

A06) Ist in AUSTAL2000 die Berechnung von nasser Deposition vorgesehen?

Nein.

 

A05) Wie ist das Gauß-Krüger-System festgelegt?

Das Gauß-Krüger-System stellt die transversale, winkeltreue Projektion mit längentreuer Abbildung des Hauptmeridians bei 3 Grad breiten Streifen unter Verwendung von Bessel-Ellipsoid und Potsdam-Datum dar. Hauptmeridiane sind 3, 6, 9, ... Grad östlicher Länge.

 

A04) Wie bekomme ich eine Übersicht über die Programm-Eingabeparameter?

Die Eingabeparameter sind in der Dokumentation zu AUSTAL2000 beschrieben.

 

A03) Wie kann ich die Eingabedatei austal2000.txt editieren?

Mit jedem beliebigen Text-Editor. Achten Sie darauf, daß die Datei als Textdatei und nicht als RTF-Datei, Word-Dokument oder ähnliches abgespeichert wird. Unter Windows z.B. finden Sie einen einfachen Editor über die Menu-Folge Start/Programme/Zubehör/Editor.

 

A02) Wie kann ich mir die Ausgabedatei austal2000.log anschauen?

Mit jedem beliebigen Text-Editor. Unter Windows z.B. finden Sie einen einfachen Editor über die Menu-Folge Start/Programme/Zubehör/Editor.

 

A01) Wie kann ich mir eine der Ausgabedateien mit der Endung ".dmna" anschauen?

Mit jedem beliebigen Text-Editor. Unter Windows z.B. finden Sie einen einfachen Editor über die Menu-Folge Start/Programme/Zubehör/Editor. Die Datei kann auch mit Excel geöffnet werden, die Daten im Datenteil (Zeilen nach dem *) sind durch Tabulatoren voneinander getrennt. Das genaue Dateiformat ist in der Dokumentation zu AUSTAL2000 ausführlich beschrieben.

 

S19) Was ist bei einer Modifikation der Einstellungsdatei (austal2000/n.settings) zu beachten?

Die Einstellungsdatei (austal2000.settings bzw. austal2000n.settings) sollte im Regelfall nicht verändert werden. Änderungen müssen in jedem Fall sehr sorgfältig überlegt und auf ihre Effekte hin überprüft werden. Spezielle Aspekte:

  • Die Auswertung von höchsten Stundenmitteln ist im Programm nur für gasförmige Stoffe implementiert (entsprechend den Anforderungen der aktuellen TA Luft). Daher bricht das Programm ab, wenn es für diese Auswertung keine gasförmige Komponente findet. Selbst wenn es sie gibt, ist die Auswertung nicht sinnvoll, da bei höchsten Stundenmitteln keine automatische Addition der Staub-Komponenten 1 und 2 wie bei Jahres- und Tagesmitteln durchgeführt wird. Wenn eine Auswertung von höchsten Stundenmitteln erfolgen soll, muß das Spektrum der möglichen Komponenten auf "0-0" gesetzt werden.
 

S18) Wie sollten Kalmen in einer AKTerm festgelegt sein?

Nach der DWD-Spezifikation einer AKTerm sind Kalmen (Stunden mit Windstille) durch die Windrichtung 0 zu kennzeichnen (Wind aus Nord wird durch 360 Grad festgelegt). Gleichzeitig sollte auch die Windgeschwindigkeit auf 0 gesetzt sein: Zum einen aus naheliegender Plausibilität, zum anderen, damit die Vorschrift zur Festlegung der Richtungsverteilung gemäß Abschnitt 8.2 im Anhang 3 der TA Luft konsistent umgesetzt werden kann. Eine Windrichtung 0 sollte also immer mit Windgeschwindigkeit 0 und eine Windgeschwindigkeit 0 mit Windrichtung 0 einhergehen. Das ist auch die Konvention des DWD. Das Programm Austal2000 identifiziert Windstille anhand einer Windgeschwindigkeit gleich 0.

 

S17) Worauf muß bei der Verwendung extern erzeugter Windfelder geachtet werden?

  • Die Windfelder müssen auf dem Arakawa-C-Netz definiert sein.
  • Vor der Ausbreitungsrechnung wird intern die Restdivergenz in jeder Gitterzelle durch einfache Anpassung der z-Komponente beseitigt. Die bereitgestellten Windfelder sollten daher möglichst divergenzfrei sein, damit sich diese Anpassung auf ein Minimum beschränkt.
  • Gebäude: Gebäude werden auf dem Gitter aufgelöst. Eine Zelle wird als Gebäudezelle angesehen, wenn die Vertikalkomponente Vs des Windvektors auf dem Zellenboden einen Wert kleiner gleich -99 m/s hat. Unterhalb einer Gebäudezelle darf sich keine freie Zelle befinden (dies führt entweder zu einer Fehlermeldung oder zu fehlerhaften Konzentrationswerten).
  • Geländeprofil in Kombination mit Netzschachtelung: AUSTAL2000 paßt die in den Dateien srfa0li.dmna definierten z-Werte für die äußersten zwei Randstreifen der inneren Netze anhand der Daten des nächst gröberen Netzes so an, daß ein möglichst glatter Übergang zwischen den Netzen gewährleistet ist. Die so "getunten" z-Werte werden in die von AUSTAL2000 erzeugten Windfelddateien ausgeschrieben. Diese Werte müssen auch für die externen Windfelder verwendet werden. AUSTAL2000 prüft die Übereinstimmung von z-Werten in der Windfelddatei mit den intern erzeugten Werten und bricht bei Abweichungen mit einer entsprechenden Fehlermeldung ab.
 

S16) Warum ist eine Qualitätsstufe 2 in manchen Situationen nicht ausreichend, um die Geruchsstundenhäufigkeit zuverlässig zu bestimmen?

Um systematische Effekte bei der Berechnung der Geruchsstundenhäufigkeit auszuschließen (siehe Erläuterungen im Anhang des AUSTAL2000- Handbuches), muß mit einer genügend großen Zahl von Simulationspartikeln gerechnet werden. In der Regel (eine oder mehrere, dicht beieinander liegende, meist bodennahe Quellen) ist dafür bei Zeitreihenrechnungen eine Qualitätsstufe 2 ausreichend. Wenn die Quellen jedoch sehr weit voneinander entfernt sind oder eine emissionsseitig dominierende Quelle aufgrund ihrer Bauhöhe und/oder Überhöhung kaum zur Gesamtimmission beiträgt (aber trotzdem die meisten Partikel, die entsprechend der Quellstärke aufgeteilt werden, auf sich zieht), kann eine deutlich höhere Rate erforderlich sein. Wenn der systematische Effekt unterbunden wird, ist die ausgewiesene (absolute) statistische Unsicherheit auch bei Geruchsstunden eine vertrauenswürdige Schätzung. Im Standardmodus kann in AUSTAL2000 eine Qualitätsstufe (Parameter qs, Standardwert 0) von maximal 4 angegeben werden. Eine Stufe größer als 4 kann im NOSTANDARD-Modus gesetzt werden (Parameter os muß das Kennwort NOSTANDARD enthalten).

 

S15) Wie kommen die von der Rauhigkeitslänge abhängigen Anemometerhöhen in den AKTerm-Dateien des DWD zustande?

Zur Übertragung der meteorologischen Meßdaten (insbesondere der Windgeschwindigkeit), die an einem Standort mit einer bestimmten Rauhigkeitslänge gemessen wurden, auf einen anderen Standort mit einer anderen Rauhigkeitslänge gibt der DWD (Deutscher Wetterdienst) im Kopf seiner AKTerm-Dateien die Anemometerhöhe über Grund als Funktion der Rauhigkeitslängenklasse an. Wenn die Anemometerhöhe nicht explizit vorgegeben wird, liest AUSTAL2000 den zur verwendeten Rauhigkeitsklasse gehörigen Wert automatisch aus der AKTerm-Datei aus und benutzt ihn (siehe Hinweis in der Protokolldatei austal2000.log). Das Verfahren zur Herleitung der Anemometerhöhen erläutert der DWD in folgendem Dokument: Bestimmung_ha_e2005.pdf.

 

S14) Welche Aspekte sind bei geschachtelten Netzen zu beachten?

 

  • Ein feines Netz muß vollständig im nächst gröberen Netz enthalten sein.
  • Die Maschenweite nimmt zum nächst gröberen Netz um den Faktor 2 zu.
  • Alle Netze verwenden das gleiche Vertikalraster (Parameter hh). Die Vertikalausdehnung ist bei Rechnungen ohne Gebäude für alle Netze gleich der Ausdehnung des Vertikalrasters. Bei Rechnungen mit Gebäuden wird die Ausdehnung durch den Parameter nz (Anzahl der Maschen in z-Richtung) festgelegt; standardmäßig wird er so gesetzt, daß das feinste Netz bis zur doppelten Höhe des höchsten Gebäudes reicht, alle anderen Netze haben die Ausdehnung des Vertikalrasters.
  • Partikel, die ein feines Netz verlassen (entweder an den Seitenrändern oder bei Rechnung mit Gebäuden an der Oberkante), werden in das nächst gröbere Netz übernommen (die umgekehrte Übernahme von einem gröberen Netz in ein feineres Netz gibt es nicht). Partikel, die das gröbste Netz verlassen, werden verworfen.
  • Bei der Bestimmung der Konzentration werden die Teilwerte der einzelnen Netze automatisch vom Programm aufaddiert.Die ausgewiesene Konzentrationsverteilung für ein Netz ist also die für diesen Raumbereich berechnete Gesamtkonzentration.
  • Bei Rechnungen mit Gebäuden werden diese für die Berechnung des Windfeldes nur im feinsten Netz berücksichtigt. Der Abstand der seitlichen Netzränder zu den Gebäuden sollte daher mindestens 5 Gebäudehöhen betragen. Die Zusatzturbulenz wird in der Regel auch noch für das zweitfeinste Netz berechnet. Hier sollte der Abstand der seitlichen Netzränder zu den Gebäuden mindestens 10 Gebäudehöhen betragen.

 

 

S13) Warum gibt es bei meiner Rechnung mit Gebäuden von 0 verschiedene Konzentrationswerte innerhalb der Gebäudezellen?

Bei Verwendung einer Netzschachtelung werden die Gebäudezellen nur im feinsten Netz berücksichtigt. Partikel, die nicht im feinsten Netz freigesetzt werden oder solche, die das feinste Netz verlassen und später (z.B. durch Drehung der Windrichtung) im gröberen Netz wieder in den Raumbereich des feinsten Netzes eintreten, "sehen" die Gebäudezellen nicht und können somit hier einen Konzentrationsbeitrag liefern (der im zweiten Fall meist sehr klein ist).

 

S12) Wird bei der Vorgabe externer Felder die potentielle Temperatur ausgewertet?

Die Angaben zur potentiellen Temperatur in den Feldern v????a00.dmna werden nur ausgewertet (zur Berechnung der Wichtungsfaktoren Av), wenn das Windfeld nicht explizit vorgegeben wird.

 

S11) Warum bricht AUSTAL2000 bei komplexem Gelände mit der Meldung "improper wind field (Vs > 25.0)!" ab?

Vermutlich wurde für die Anemometerposition ein Ort gewählt, an dem keine freie Anströmung gewährleistet ist, so daß die mit dieser Angabe erzeugten Windfelder unrealistische Vertikalkomponenten besitzen (siehe Handbuch, Abschnitt 2). Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Geländeprofils mit zu starken Steigungen (nach TA Luft sollte die Steilheit nicht größer als 1/5 sein), bei dem dann in größeren Höhen des geländefolgenden Koordinatensystems eine zu hohe Komponente Vs senkrecht zum Boden einer Gitterzelle ausgewiesen wird.

 

S10) Warum kann das Maximum von Deposition und Konzentration an unterschiedlichen Orten auftreten?

Die Deposition wird aus der Konzentration unmittelbar über dem Erdboden berechnet, die ausgewiesene bodennahe Konzentration ist dagegen ein Mittelwert über den Vertikalbereich von 0m bis 3m über dem Erdboden. Im Prinzip ist es daher möglich, daß für Konzentration und Deposition aufgrund der unterschiedlichen Stichprobenfehler unterschiedliche Orte ausgewiesen werden.

Aerosole und nicht-bodennahe Quellen: Bei labiler Schichtung (starke vertikale Aufweitung der Spurenstoffwolke) entsteht ein relativ hohes bodennahes Konzentrationsmaximum im quellnahen Bereich. Bei stabiler Schichtung gelangt die Fahne praktisch nicht zum Erdboden, außer bei sedimentierenden Aerosolen, wo das Absinken der Fahnenachse auf ein Konzentrationsmaximum weiter entfernt von der Quelle führt. Da sedimentierende Aerosole eine große Depositionsgeschwindigkeit besitzen, ist hier auch die Deposition relativ hoch. Bei geeigneter Gewichtung der Korngrößenklassen und einzelner meteorologischer Situationen kann es somit vorkommen, daß das Maximum der Konzentration im quellnahen Bereich, das der Deposition dagegen weiter entfernt hiervon liegt.

 

S09) Wie kann ich gleichzeitig Überhöhungen nach VDI 3782/3 und VDI 3945/3 behandeln?

In einer Rechnungen mit mehreren Quellen soll die Quellüberhöhung einiger Quellen nach VDI 3782 Blatt 3 und einiger nach VDI 3945 Blatt 3 modelliert werden. Dies wird erreicht, indem für alle Quellen die Parameter qq (Wärmestrom in MW), sq (Zeitskala in s) und vq (Ausströmgeschwindigkeit in m/s) angegeben werden. Für die Modellierung nach VDI 3782 Blatt 3 muß sq auf einen negativen Wert (z.B. -1), für die Modellierung nach VDI 3945 Blatt 3 auf einen Wert größer gleich null (qq wird in diesem Fall ignoriert) gesetzt werden.

 

S08) Die berechnete Immissionskonzentration kann höher sein als die Emissionskonzentration. Wie kommt das?

Diese Frage wird ausführlicher in dem Projektbericht zu AUSTAL2000 behandelt. Beispielrechnungen hierzu befinden sich in dem Paket a2k-<version>-test-area.zip auf der vorigen Seite.

 

S07) Warum ändern sich Konzentrationswerte teilweise stark, wenn ich die Maschenweite verändere

Die mit AUSTAL2000 berechneten Konzentrationswerte sind Volumenmittel über eine Gitterzelle. Daher führt eine zu große horizontale Maschenweite der Gitterzellen zu einer Verschmierung der Konzentrationsverteilung, insbesondere bei den Konzentrationsmaxima. Nach Anhang 3 der TA Luft 2002 ist die Maschenweite so zu wählen, daß die Konzentrationsmaxima hinreichend aufgelöst werden. Das ist in der Regel der Fall, wenn die Maschenweite nicht größer ist als die Bauhöhe der Quelle.

 

S06) Warum ergeben sich in meiner Rechnung relativ hohe NO2-Konzentrationen?

Haben Sie die Quellstärken richtig definiert? AUSTAL2000 berechnet die Stoffe NO und NO2 getrennt unter Berücksichtigung der chemischen Umsetzung von NO zu NO2. Als Quellstärke muß also nicht NOX als NO2, sondern getrennt NO und NO2 vorgegeben werden. Das emittierte NO wird erst mit der Zeit in NO2 umgesetzt.

 

S05) Warum hängt die Verteilung der maximalen Stundenmittel praktisch nicht von der verwendeten AKS ab?

Bei einer AKS-Rechnung werden eine Reihe von meteorologischen Situationen durchgerechnet und mit entsprechenden Häufigkeitsgewichten zu einem Jahresmittel addiert, wobei die einzelnen Situationen als Stundenmittel interpretiert werden. Da die ermittelten maximalen Stundenmittel nicht von der Häufigkeit ihres Auftretens abhängen und in der Regel alle Windrichtungen und Ausbreitungsklassen mit einer von null verschiedenen Häufigkeit auftreten, ist die Verteilung der maximalen Stundenmittel isotrop und praktisch nur von der Quellkonfiguration abhängig. Das gleiche Argument trifft ansatzweise auch auf mehrjährige meteorologische Zeitreihen zu. Erst bei der Mittelung über verschiedene meteorologische Situationen wie sie bei der Bestimmung von Jahresmitteln, Tagesmitteln oder der Stundenmittel mit 18 Überschreitungen auftritt, gewinnt die Häufigkeitsverteilung der meteorologischen Situationen an Bedeutung.

 

S04) In meiner AKS-Rechnung ergeben sich vereinzelte, sehr hohe maximale Stundenmittel, warum?

Maximale Stundenmittel (S00) besitzen aufgrund des kurzen Mittelungszeitraums eine größere statistische Unsicherheit als Tages- oder Jahresmittel. Vor allem bei Rechnungen mit einer AKS, wo die Anzahl der emittierten Teilchen proportional zur Häufigkeit der meteorologischen Situation gewählt wird, kann es vorkommen, daß die statistische Unsicherheit der S00-Werte sehr groß ist und daß in der Verteilung einzelne Felder ungewöhnlich hohe Werte aufweisen. Bei einer genaueren Rechnung verschwinden diese Ausreißer, da die statistischen Schwankungen zu einer Überschätzung der Maxima einer räumlichen Verteilung führen.
Diesem Umstand wird Rechnung getragen, indem bei einer AKS-Rechnung eine erhöhte minimale Teilchenzahl pro meteorologische Situation benutzt wird. Die Rechendauer wird hierdurch etwas verlängert, die statistische Unsicherheit der Kurzzeitwerte jedoch reduziert. Im Anhang des Handbuches zu AUSTAL2000 finden Sie eine ausführliche Diskussion zu der statistischen Unsicherheit von Kurzzeitwerten.

 

S03) Warum kann das Depositionsmaximum von Pb und Cd bei gleicher Quellstärke und gleichen Korngrößenklassen an unterschiedlichen Orten erscheinen?

Da in diesem Fall beide Stoffe bei der Ausbreitungsrechnung in identischer Art und Weise behandelt werden, würde man im Ergebnis auch das Immissionsmaximum an der gleichen Stelle erwarten. Entsprechend dem TA-Luft-Entwurf werden die Immissionskenngrößen aber in gerundeter Form angegeben, die Deposition von Pb auf 0.1 µg/(m²*d), die von Cd auf 0.001 µg/(m²*d) genau. Für eine Situation, in der zwei Raumbereiche näherungsweise gleich große Immissionsmaxima aufweisen (z.B. bei einer Zeitreihenrechnung mit der Test-AKTerm anno95.akt), können diese Rundungseffekte dazu führen, daß das Maximum für Pb in dem einen, das Maximum von Cd in dem anderen Raumbereich ausgewiesen wird.

 

S02) Warum nimmt die statistische Unsicherheit zu, wenn ich die Quellhöhe vergrößere?

Wird die Quellhöhe vergrößert, so erreichen weniger Simulationsteilchen den Boden, die statistische Unsicherheit bei der Bestimmung der bodennahen Konzentration nimmt also zu. In der Regel wird aber bei größerer Bauhöhe auch eine größere horizontale Maschenweite gewählt, wodurch aufgrund des größeren räumlichen Mittelungsintervalls die statistische Unsicherheit wieder abnimmt.

 

S01) Warum nimmt die Rechenzeit zu, wenn ich mehrere Staub-Größenklassen verwende?

Der Qualitätsparameter qs legt fest, wieviele Simulationsteilchen in der Ausbreitungsrechnung pro Stoffklasse emittiert werden. Die Stoffklassen unterscheiden sich durch den Wert ihrer Sedimentationsgeschwindigkeit. Die Aufteilung in Stoffklassen ist notwendig, da ein Simulationspartikel nicht gleichzeitig mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten absinken kann. Gase und die Korngrößenklassen 1 und 2 besitzen die Sedimentationsgeschwindigkeit 0, sie bilden also eine Stoffklasse, drei weitere Stoffklassen werden von den Korngrößenklassen 3, 4 und unbekannt gebildet. Je mehr Stoffklassen in den zu rechnenden Stoffen vertreten sind, desto mehr Simulationspartikel müssen emittiert werden, desto länger wird also die Rechenzeit. Die Anzahl der Stoffe innerhalb einer Stoffklasse hat dagegen keinen Einfluß auf die Rechenzeit, da ein Simulationspartikel alle Stoffe seiner Stoffklasse mit sich trägt.